掺粉煤灰的水泥稳定碎石抗裂性能的研究.doc

掺粉煤灰的水泥稳定碎石抗裂性能的研究徐江萍黄琪李焕武(西安公路交通大学)(河南省交通厅质监站)(河南省社旗县公路段)摘要本文通过大量系统试验,分析研究了掺粉煤灰水泥稳定碎石的抗裂性能。其中包括干缩性能、温缩性能、劈裂抗拉强度。关键词水泥稳定碎石粉煤灰抗裂性能1前言水泥稳定碎石具有足够的力学强度、抗水性和耐冻性，但是，水泥稳定碎石不可避免地要产生收缩裂缝，而且水泥用量越多，裂缝也就越厉害，同时，裂缝经常会反射到薄的面层上，从而影响面层的使用质量和使用寿命。粉煤灰是火力发电厂排放的废渣，主要的环境污染物之一，但由于它是具有火山灰反应性能的硅铝质材料，用于水泥稳定碎石中能改善拌和物的和易性，增加后期强度,提高极限拉伸值。本文综合研究了水泥-粉煤灰碎石的抗裂性能。2原材料和配比水泥采用陕西耀县产秦岭牌325#普通硅酸盐水泥，粉煤灰取自西安霸桥电厂，集料采用石灰岩，级配用规范推荐的级配。粉煤灰化学成分见表1（略）。试验中采用水泥-粉煤灰碎石配比为102070，71875，61975，52075，对比试件的配比为消石灰粉煤灰碎石=71875，51580及5%水泥砂砾。3干缩试验本试验试件用静压法在其最大干容量重和最佳含水量时制成5524cm小梁，集料最大粒径为10mm，养生180d。采用试件两侧粘贴应变片的方法，用电阻应变仪测试。试件接好应变仪半桥电路后，放入60恒温箱中，2小时后，试件已恒温，这时将各测点应变指示读数全部调零，开始测试干燥收缩及相应含水量，从开始到计算起，前48h每2h测一次应变值和含水量，48h后，每4h测一次应变值和相应含水量，直到3次测定含水量为恒值时，结束全部试验。试验结果见表2和图1。水泥-粉煤灰碎石干缩试验结果 表2配比干燥收缩系数(10-6)G1消石灰粉煤灰碎石7187598.2G2消石灰粉煤灰碎石5158081.5G35%水泥砂砾45.9G4水泥粉煤灰碎石10207088.2G5水泥粉煤灰碎石7187580.8G6水泥粉煤灰碎石6197576.3G7水泥粉煤灰碎石5207570.9试验表明：水泥-粉煤灰碎石的干缩系数略低于消石灰-粉煤灰碎石的，大于5%水泥砂砾的。配比相同时(G1和G5)，水泥-粉煤灰碎石的干缩系数亦略比消石灰-粉煤灰碎石的低。当集料为含量为75%不变时，随着水泥用量的增加，干缩系数减小，但减小的幅度不明显。这是因为集料已形成密实骨架型，整体材料中引起干燥收缩的毛细管作用、吸附水和分子间力作用及层间水作用的空间减小，再加上粉煤灰的微集料作用，使得整体的干缩系数取决于集料本身的干缩性能，水泥的增减对干缩性能影响不大。4温缩试验温缩试验所采用试件的配比、制作、养生同干缩试验，试件养生龄期为180d，所有试件均在烘干后用电测法做温缩试验。温缩系数试验结果见表3（略）和图2（略）。试验表明：水泥砂砾及水泥-粉煤灰碎石温缩系数的最高值在-20-30范围内，二灰碎石的最高值在2030内。所有aWT曲线均为凹形曲线，见图2。所有试件均在温度为0-10范围的温缩系数最小。分析其原因，虽然试件均已烘干，但取出后，在贴应变片、焊线等过程中吸收了少量空气中的水分，二灰碎石较水泥-粉煤灰碎石及水泥砂砾吸收水分能力强，在0-10时，试件内部水分结冰膨胀，致使温缩系数减小，因而二灰碎石的温缩系数为负值。同时，水泥-粉煤灰碎石的平均温缩系数高于消石灰-粉煤灰碎石的，小于5%水泥砂砾的。配比相同时(W1和W5)，水泥-粉煤灰碎石与消石灰-粉煤灰碎石相比，高温平均值略小，低温平均值高得多。从表3还可以看出，水泥-粉煤灰碎石各配比中，随水泥用量的增加，温缩系数略有增加，但增加幅度不明显，当集料形成密实骨架后，胶结料大多存在于骨架空隙中，集料界面的胶结料很薄，整体的收缩主要取决于集料本身的收缩值，界面粘结料收缩性能的影响并不显著。这一点从图2也可以看出，固相物的作用不如液相物质水分的影响显著。5劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度也即间接抗拉强度,是评价材料抗裂性能的一项指标。本试验选择水泥-粉煤灰碎石的配比及对比试件的配比同水泥-粉煤灰碎石的干缩试验。5%水泥砂砾试件的尺寸为C55cm，其余均为C1515cm，所有试件标养180天，最后一天饱水后测定劈裂抗拉强度，因龄期已达180天，故试验时无加载压条，结果见表4和图3。水泥-粉煤灰碎石劈裂抗拉强度试验结果表4编号配比QCr(%)QcP1消石灰粉煤灰碎石718750.7512.60.62P2消石灰粉煤灰碎石515800.6818.10.50P35%水泥砂砾1.4715.41.09P4水泥粉煤灰碎石1020702.7624.41.65P5水泥粉煤灰碎石718752.1219.81.43P6水泥粉煤灰碎石619752.3421.51.51P7水泥粉煤灰碎石520752.2025.11.29试验显示出几组配比中水泥-粉煤灰稳定碎石的劈裂抗拉强度最高，且102070的值最大，当水泥-粉煤灰碎石和消石灰粉煤灰碎石配比相同时(P1和P5)，水泥-粉煤灰碎石的劈裂抗拉强度比消石灰-粉煤灰碎石的试验结果高131%，当集料含量为75%不变时，水泥粉煤灰为12，13，14几组配比试件的劈裂抗拉强度试验结果相近，见图3（略）。6结论(1)水泥-粉煤灰碎石的干缩系数小于消石灰-粉煤灰碎石的，高于5%水泥砂砾的。(2)水泥-粉煤灰碎石的温缩系数高温时与消石灰-粉煤灰碎石的相近，低于5%水泥砂砾的，低温时比消石灰-粉煤灰碎石的温缩系数高得多，略低于5%水泥砂砾的。(3)水泥-粉煤灰碎石的劈裂抗拉强度高于消石灰-粉煤灰碎石和5%水泥砂砾的。参考文献1、半刚性基层沥青路面.北京:人民交通出版社,19912、公路路面基层施